基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法和装置与流程

本发明涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法和装置。

背景技术：

ar(augmentedreality，增强现实)是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等)通过电脑等科学技术，模拟仿真后，把真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息充、叠加。

arest模型(augmentedrealityeducationalscenetransferingmodel,增强现实教育场景转换模型)是基于增强虚拟显示技术实现的一种教学场景转换模型，场景的转换实质是对当前学习情境进行信息的叠加、转换，arest模型主要解决以下关键问题：已有教学资源映射；场景识别；虚拟场景展示。构建沉浸式的学习环境不仅影响教授者的讲授方法更影响着学习者的学习方式。

如今学习个体参与学习的位置不再局限于传统的教室之内，知识的获取也不再仅仅囿于书本之上时，传统以教为中心的知识表征方式不再是唯一。移动学习作为新涌现学习技术之一为创新学习方式提供了无限可能。移动学习也从单一技术倾向转变为对多种技术的融合，更加注重于教育学基础理论，教育心理学的结合，更加倾向与增强现实技术的结合研究实践中。移动学习为教育技术的研究开展了一个全新的视觉，也拓宽了自身研究的边界，使得移动学习与其他技术结合促进学习个体的感知、认知效果提供了极有可为的潜力，与增强现实技术的结合可以更好的增强移动学习端的学习体验。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法和装置，提升学习者的学习参与度，增强知识建构效果。

本发明实施例提供了一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法，包括：

实时获取真实场景中目标人物的地理位置；

判断当前的地理位置是否满足预设条件；

若满足，则对当前真实场景进行识别，并基于所识别到的真实场景从场景数据库中确定对应的目标虚拟场景，所述目标虚拟场景包括：灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容、灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面；

将所述目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示。

相应地，本发明实施例还提供一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习装置，包括：

获取模块，用于实时获取真实场景中目标人物的地理位置；

判断模块，用于判断当前的地理位置是否满足预设条件；

确定模块，用于在所述判断模块判定为是时，对当前真实场景进行识别，并基于所识别到的真实场景从场景数据库中确定对应的目标虚拟场景，所述目标虚拟场景包括：灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容、灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面；

处理模块，用于将所述目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示。

本发明实施例提供的基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法和装置，通过实时获取真实场景中目标人物的地理位置，然后判断当前的地理位置是否满足预设条件，若满足，则对当前真实场景进行识别，并基于当前真实场景确定对应的目标虚拟场景，此目标虚拟场景包括：灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容、灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面，最后将目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示。该方案可让学习个体从做中学，学中做，更好理解掌握防灾技能，提高灾害的应对能力，达到提升学习者的学习参与度，增强知识建构效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法的一种流程示意图。

图2是本发明实施例提供的基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法的另一种流程示意图。

图3是本发明实施例提供的基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习系统的一种应用场景示意图。

图4是本发明实施例提供的基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习装置的一种结构示意图。

图5是本发明实施例提供的基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习装置的另一种结构示意图。

图6是本发明实施例提供的基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习装置的又一种结构示意图。

图7是本发明实施例提供的基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习装置的再一种结构示意图。

图8是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法和装置。以下将分别进行详细说明。

在一优选实施例中，提供一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法，如图1所示，流程可以如下：

101、实时获取真实场景中目标人物的地理位置。

本发明实施例中，可通过获取目标人物所携带的移动终端的地理位置，以作为真实场景中目标人物的地理位置。

而获取目标人物所携带的移动终端的地理位置的方式有多种，比如，可基于gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)技术，通过移动终端内置的gps定位模块将位置信息好发送给后台以获取当前的地理位置；另外，还可通过基站定位服务，即lbs(locationbasedservice，移动位置服务)获取移动终端用户的位置信息。

102、判断当前的地理位置是否满足预设条件；若是，执行步骤103，若否，则结束流程。

其中，此预设条件为可触发移动终端自动登录到基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习系统的条件。若满足条件，则进入以下基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法的移动教学环境中，若不满足条件，则无影响。

比如，可判断当前的地理位置是否处于预设地理围栏内；若是，则判定当前的地理位置满足预设条件。若否，则判定当前的地理位置不满足预设条件

103、对当前真实场景进行识别，并基于所识别到的真实场景从场景数据库中确定对应的目标虚拟场景，目标虚拟场景包括：灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容、灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面。

在一些实施例中，可通过计算机的图像识别算法对当前场景进行识别。目前，在图像识别的发展中，主要有三种识别方法：统计模式识别、结构模式识别、模糊模式识别。具体地，可识别出真实场景中的地形地貌、所包含的物体等，从中提取相应的场景特征。然后，基于所提取的场景特征从从场景数据库中确定对应的目标虚拟场景。

104、将目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示。

具体地，基于增强现实技术将获取的目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，生成增强现实的场景画面。

实际应用中，可开启移动终端的摄像头扫描识别到的真实场景，从而观看生成的增强现实的场景画面。

在一些实施例中，目标虚拟场景中可包含有多种不同类型的信息。可将各种不同类型的信息有序地与所识别到的真实场景进行结合，以得到增强现实的场景画面。也即，步骤“将目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示”可以包括以下流程：

对目标虚拟场景中包含的信息进行分类，以得到不同类型的信息，该类型包括：文字信息、图像信息和/或音频信息；

有序地将同一类型信息中的不同信息依次与所识别到的真实场景进行结合，同时将相应的其他类型的信息进行叠加一同展示，以生成增强现实的场景画面。

具体实施过程中，可将灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面归类为图像信息；可从灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容中提取文字信息；另外，还可从虚拟场景中提取音频信息，如地震发生时房屋倒塌的声音、泥石流滑坡时的雨声、流水声等等。

比如，首先可将灾害基本概念以文字的形式叠加于真实场景中，并投射于移动终端的显示屏中进行展示。然后，可将发生灾害时的图像信息结合发生灾害时的音频信息叠加于真实场景中，并投射于移动终端的显示屏中进行展示，同时可通过移动终端的扬声器发声以实现音频信息的播放；其中，图像信息可以为虚拟三维图像，并将其与真实场景契合，实现无缝显示，同时将文字信息以半透明的方式显示于虚拟三维图像与真实场景交接处的旁边，以进行相关说明。最后，可以文字信息、图像信息结合音频信息的方式，将灾害自救知识内容投射于移动终端的显示屏中进行展示，同时通过移动终端的扬声器实现灾害自救知识点内容的音频信息的播放。

由上可知，本发明实施例提供了一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法，通过实时获取真实场景中目标人物的地理位置，然后判断当前的地理位置是否满足预设条件，若满足，则对当前真实场景进行识别，并基于当前真实场景确定对应的目标虚拟场景，此目标虚拟场景包括：灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容、灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面，最后将目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示。该方案可让学习个体从做中学，学中做，更好理解掌握防灾技能，提高灾害的应对能力，达到提升学习者的学习参与度，增强知识建构效果。

在本发明又一实施例中，还提供另一基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法。如图2所示，流程可以如下：

201、建立虚拟场景数据库。

本实施例中，该虚拟场景数据库中包括有众多虚拟场景，每一虚拟场景中包括有：灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容、灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面。实际应用中，为了保证安全，可以通过网络上发布的灾害(如地震、泥石流、火灾等等)现场图像提取有效区域，基于此构建相应的虚拟场景。

在一些实施例中，该虚拟场景数据库可以存储在终端设备或服务器中。具体实施过程中，为了提升数据的读取速度，方便数据的调用，可以将该虚拟场景数据库存储在终端设备本地。

202、识别真实场景中的所包含的元素，基于所述元素并按预设规则为真实场景匹配对应的虚拟场景。

具体地，可通过计算机的图像识别算法对真实场景进行识别，识别真实场景中的所包含的元素，进一步提取各元素的图像特征。基于场景中所包含的元素，选取适合的灾害主题，为真实场景匹配与该灾害主题相关的虚拟场景，比如，真实场景中有一栋建筑物，则可为其匹配火灾、地震等主体相关的虚拟场景；又比如，真实场景中有一山坡，则可为其匹配泥石流相关的虚拟场景。

203、建立真实场景与虚拟场景之间的映射关系并保存。

具体地，可以真实场景中所包含的元素为标识，建立元素与相应的虚拟场景之间的关联，以建立真实场景与虚拟场景之间的映射关系。或者，还可以真实场景的地理位置为标标识，建立地理位置与虚拟场景之间的关联，以建立真实场景与虚拟场景之间的映射关系。

204、实时获取真实场景中目标人物的地理位置。

本发明实施例中，可通过获取目标人物所携带的移动终端的地理位置，以作为真实场景中目标人物的地理位置。

而获取目标人物所携带的移动终端的地理位置的方式有多种，比如，可基于gps技术，通过移动终端内置的gps定位模块将位置信息好发送给后台以获取当前的地理位置；另外，还可通过基站定位服务获取移动终端用户的位置信息。

205、判断当前的地理位置是否处于预设地理围栏内；若是，执行步骤206；若否，结束流程。

其中，地理围栏是用一个虚拟的栅栏围出一个虚拟地理边界，用以判断当前目标人物是否位于上述现实场景范围内。

206、通过识别算法模型对当前真实场景进行识别，以确定真实场景所包含的元素。

在一些实施例中，可通过计算机的图像识别算法对当前场景进行识别。目前，在图像识别的发展中，主要有三种识别方法：统计模式识别、结构模式识别、模糊模式识别。具体地，可识别出真实场景中所包含的元素，如地形地貌、所包含的物体等，从中提取相应的场景特征。

207、基于所识别到的真实场景所包含的元素、以及真实场景与虚拟场景之间的映射关系，从场景数据库中确定与所识别到的真实场景对应的目标虚拟场景。

208、将目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示。

实际应用中，可开启移动终端的摄像头扫描识别到的真实场景，从而观看生成的增强现实的场景画面。

在一些实施例中，目标虚拟场景中可包含有多种不同类型的信息。对目标虚拟场景中包含的信息进行分类，以得到不同类型的信息，该类型包括：文字信息、图像信息和/或音频信息，然后，有序地将同一类型信息中的不同信息依次与所识别到的真实场景进行结合，同时将相应的其他类型的信息进行叠加一同展示，以生成增强现实的场景画面。

具体实施过程中，可将灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面归类为图像信息；可从灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容中提取文字信息；另外，还可从虚拟场景中提取音频信息，如地震发生时房屋倒塌的声音、泥石流滑坡时的雨声、流水声等等。

比如，首先可将灾害基本概念以文字的形式叠加于真实场景中，并投射于移动终端的显示屏中进行展示。然后，可将发生灾害时的图像信息结合发生灾害时的音频信息叠加于真实场景中，并投射于移动终端的显示屏中进行展示，同时可通过移动终端的扬声器发声以实现音频信息的播放；其中，图像信息可以为虚拟三维图像，并将其与真实场景契合，实现无缝显示，同时将文字信息以半透明的方式显示于虚拟三维图像与真实场景交接处的旁边，以进行相关说明。最后，可以文字信息、图像信息结合音频信息的方式，将灾害自救知识内容投射于移动终端的显示屏中进行展示，同时通过移动终端的扬声器实现灾害自救知识点内容的音频信息的播放。

由上可知，本发明实施例提供了一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法，通过实时获取真实场景中目标人物的地理位置，然后判断当前的地理位置是否满足预设条件，若满足，则对当前真实场景进行识别，并基于当前真实场景确定对应的目标虚拟场景，此目标虚拟场景包括：灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容、灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面，最后将目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示。该方案可让学习个体从做中学，学中做，更好理解掌握防灾技能，提高灾害的应对能力，达到提升学习者的学习参与度，增强知识建构效果。

参考图3，图3为本发明实施例提供的基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习系统的一种应用场景示意图。

目标人物携带移动终端，当检测到目标人物处于地理围栏内时，移动终端采用语音或震动提醒的方式发出警告或提醒用户当前进入基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法的移动教学环境中。用户开启移动终端摄像头或佩戴ar头戴显示设备观看当前的增强现实画面，如图3所示。图3中展示了真实场景31(即山坡场景)，目标人物可通过移动终端的显示屏或佩戴ar头戴显示设备可观看到相应的虚拟场景。虚拟场景中可包括如图3所示的从山坡滑动的泥石流32、躲避在真实场景中的大石头下的虚拟人物33、以及叠加显示在真实场景中的文字信息34(即泥石流自救常识内容)。从而让目标人物从做中学，学中做，更好理解掌握防灾技能，提高灾害的应对能力，达到提升学习者的学习参与度，增强知识建构效果。

在本发明又一实施例中，还提供一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习装置。如图4所示，该基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习装置4000可以包括获取模块401、判断模块402、确定模块403、以及处理模块404，其中：

获取模块401，用于实时获取真实场景中目标人物的地理位置；

判断模块402，用于判断当前的地理位置是否满足预设条件；

确定模块403，用于在所述判断模块判定为是时，对当前真实场景进行识别，并基于所识别到的真实场景从场景数据库中确定对应的目标虚拟场景，所述目标虚拟场景包括：灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容、灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面；

处理模块404，用于将所述目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示。

在一些实施例中，所述判断模块402用于：

判断当前的地理位置是否处于预设地理围栏内；

若是，则判定当前的地理位置满足预设条件。

若否，则判定当前的地理位置不满足预设条件

在一些实施例中，参考图5，所述处理模块404包括：

分类子模块4041，用于对所述目标虚拟场景中包含的信息进行分类，以得到不同类型的信息，所述不同类型的信息包括：文字信息、图像信息和/或音频信息；

结合子模块4042，用于有序地将同一类型信息中的不同信息依次与所识别到的真实场景进行结合，同时将相应的其他类型的信息进行叠加一同展示，以生成增强现实的场景画面。

在一些实施例中，参考图6，所述确定模,403包括：

元素确定子模块4031，用于通过识别算法模型对当前真实场景进行识别，以确定所述真实场景所包含的元素；

场景确定子模块4032，用于基于所识别到的真实场景所包含的元素、以及真实场景与虚拟场景之间的映射关系，从场景数据库中确定与所识别到的真实场景对应的目标虚拟场景。

在一些实施例中，参考图7，所述防灾学习装置4000还包括：

建立模块405，用于在实时获取真实场景中目标人物的地理位置之前，建立虚拟场景数据库；

匹配模块406，用于识别真实场景中的所包含的元素，基于所述元素并按预设规则为真实场景匹配对应的虚拟场景；

关联模块407，用于建立真实场景与虚拟场景之间的映射关系并保存。

由上可知，本发明实施例提供了一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习装置，通过实时获取真实场景中目标人物的地理位置，然后判断当前的地理位置是否满足预设条件，若满足，则对当前真实场景进行识别，并基于当前真实场景确定对应的目标虚拟场景，此目标虚拟场景包括：灾害基本概念、灾害前兆、灾害烈度、灾害自救知识内容、灾害前的初始环境画面、发生灾害时的环境画面、和/或灾害后环境画面，最后将目标虚拟场景与所识别到的真实场景进行结合，以生成增强现实的场景画面并展示。该方案可让学习个体从做中学，学中做，更好理解掌握防灾技能，提高灾害的应对能力，达到提升学习者的学习参与度，增强知识建构效果。

相应地，本发明实施例还提供一种服务器500，该服务器500具体可以是智能手机、平板电脑等终端设备。如图8所示，该服务器500可以包括一个或者一个以上处理核心的处理器501、一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器502、通讯单元503、电源504、输入单元505、以及显示单元506等部件。本领域技术人员可以理解，图8中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

处理器501是该服务器500的控制中心，利用各种接口和线路连接整个服务器500的各个部分，通过运行或执行存储在存储器502内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器502内的数据，执行服务器500的各种功能和处理数据，从而对服务器500进行整体监控。可选的，处理器501可包括一个或多个处理核心；优选的，处理器501可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器501中。

存储器502可用于存储软件程序以及模块。处理器501通过运行存储在存储器502的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。

通讯单元503可用于收发信息过程中，信号的接收和发送，特别地，通讯单元503接收终端发送的信号，并将该数据获取请求交由一个或者一个以上处理器501处理。同时，通讯单元503将处理器501发出的反馈信号发送给服务器。

服务器500还包括给各个部件供电的电源504(比如电池)。优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器501逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源504还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

该服务器500还可包括输入单元505，该输入单元505可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。

该服务器500还可包括显示单元506，该显示单元506可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及服务器500的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。显示单元508可包括显示面板，可选的，可以采用液晶显示器(lcd，liquidcrystaldisplay)、有机发光二极管(oled，organiclight-emittingdiode)等形式来配置显示面板。

具体实施时，以上各个模块可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个模块的具体实施可参见前面的方法实施例，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取记忆体(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等

在描述本发明的概念的过程中使用了术语“一”和“所述”以及类似的词语(尤其是在所附的权利要求书中)，应该将这些术语解释为既涵盖单数又涵盖复数。此外，除非本文中另有说明，否则在本文中叙述数值范围时仅仅是通过快捷方法来指代属于相关范围的每个独立的值，而每个独立的值都并入本说明书中，就像这些值在本文中单独进行了陈述一样。另外，除非本文中另有指明或上下文有明确的相反提示，否则本文中所述的所有方法的步骤都可以按任何适当次序加以执行。本发明的改变并不限于描述的步骤顺序。除非另外主张，否则使用本文中所提供的任何以及所有实例或示例性语言(例如，“例如”)都仅仅为了更好地说明本发明的概念，而并非对本发明的概念的范围加以限制。

以上对本发明实施例所提供的一种基于增强现实教育场景转换模型的防灾学习方法和装置进行了详细介绍。应理解，本文所述的示例性实施方式应仅被认为是描述性的，用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，而并不用于限制本发明。在每个示例性实施方式中对特征或方面的描述通常应被视作适用于其他示例性实施例中的类似特征或方面。尽管参考示例性实施例描述了本发明，但可建议所属领域的技术人员进行各种变化和更改。本发明意图涵盖所附权利要求书的范围内的这些变化和更改。